JPS61205696A - ３−５族化合物半導体の気相成長装置 - Google Patents
３−５族化合物半導体の気相成長装置Info
- Publication number
- JPS61205696A JPS61205696A JP4366785A JP4366785A JPS61205696A JP S61205696 A JPS61205696 A JP S61205696A JP 4366785 A JP4366785 A JP 4366785A JP 4366785 A JP4366785 A JP 4366785A JP S61205696 A JPS61205696 A JP S61205696A
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- Japan
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- pipe
- dopant
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、■族元素の有機化合物をドーパントとして用
いるｍ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置に関するもの
である。
いるｍ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置に関するもの
である。
ｍ−ｖ族化合物半導体結晶は、発光ダイオード。
レーザダイオードなど光デバイスに広く用いられてい葛
が、品質の高いデバイス作製のためには、キャリア濃度
、結晶組成の均一性の良い良質の結晶を用いることが大
きな条件となっている。ところで、これらの結晶の成長
は、生産性、制御性が良いという観点から、ハロゲン輸
送法や有機金属熱分解法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す）な
どの気相成長法がしばしば用いられる。
が、品質の高いデバイス作製のためには、キャリア濃度
、結晶組成の均一性の良い良質の結晶を用いることが大
きな条件となっている。ところで、これらの結晶の成長
は、生産性、制御性が良いという観点から、ハロゲン輸
送法や有機金属熱分解法（以下ＭＯＣＶＤ法と略す）な
どの気相成長法がしばしば用いられる。
これらの手法において、ｍ−ｖ族化合物半導体のｐ型結
晶を得ようとする場合、ドーパントとして■族元素の有
機化合物を用いる手法が有用な方法として用いられてき
た。これは、ドーパントの供給量を、ガス流量の制御に
よって比較的簡単に行えるためである。第３図に、例と
して、ハロゲン輸送法の中でもハイドライド法と呼ばれ
る気相成長法においてジエチル亜鉛（Ｚｎ （Ｃ２Ｈ５
）λ、以下ＤＥＺと略す〕をドーパントとして用いるｐ
型１ ｎＧａＰの従来の気相成長装置の概略を示す。
晶を得ようとする場合、ドーパントとして■族元素の有
機化合物を用いる手法が有用な方法として用いられてき
た。これは、ドーパントの供給量を、ガス流量の制御に
よって比較的簡単に行えるためである。第３図に、例と
して、ハロゲン輸送法の中でもハイドライド法と呼ばれ
る気相成長法においてジエチル亜鉛（Ｚｎ （Ｃ２Ｈ５
）λ、以下ＤＥＺと略す〕をドーパントとして用いるｐ
型１ ｎＧａＰの従来の気相成長装置の概略を示す。
ｐ型Ｉ ｎＧａ Ｐ結晶は例えば、ＩｎＧａＡｓＰを活
性層、ＩｎＧａＰをクラフト層とするレーザ構造におい
てｐ型クラッド層として用いられる。この従来装置にお
いては、ＤＥＺはＰＨ３ガス導入管９から、Ｈ２キャリ
アガス、ＰＨ３と一緒に反応管７に導入される。その他
、導入管３から、Ｉｎ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キ
ャリアガス、導入管４から、Ｇａ輸送用のＨ（ｌガス及
びＨ２キャリアガスが導入され、基板ホルダー６上のＧ
ａＡｓ基板結晶５上にｐ型ＩｎＧａＰがエピタキシャル
成長する。反応管７の温度は抵抗過熱炉８によりＩｎ、
Ｇａソース金属部は８００〜９００’Ｃ，ＧａＡｓ基板
結晶部は６５０〜７５０℃程度に保たれている。
性層、ＩｎＧａＰをクラフト層とするレーザ構造におい
てｐ型クラッド層として用いられる。この従来装置にお
いては、ＤＥＺはＰＨ３ガス導入管９から、Ｈ２キャリ
アガス、ＰＨ３と一緒に反応管７に導入される。その他
、導入管３から、Ｉｎ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キ
ャリアガス、導入管４から、Ｇａ輸送用のＨ（ｌガス及
びＨ２キャリアガスが導入され、基板ホルダー６上のＧ
ａＡｓ基板結晶５上にｐ型ＩｎＧａＰがエピタキシャル
成長する。反応管７の温度は抵抗過熱炉８によりＩｎ、
Ｇａソース金属部は８００〜９００’Ｃ，ＧａＡｓ基板
結晶部は６５０〜７５０℃程度に保たれている。
ところで、この従来装置では、ＤＥＺとＰＨ３を同一の
導入管９から供給する構造になっているために、反応管
７の温度が上昇すると、導入管９と反応管７の接続部付
近にＺｎ３Ｐ２と考えられる析出物１０が現れる。その
ために、ＩｎＧａＰ中へのＺｎのドーピング量が変動し
て制御性が著しく損なわれるという欠点を有していた。
導入管９から供給する構造になっているために、反応管
７の温度が上昇すると、導入管９と反応管７の接続部付
近にＺｎ３Ｐ２と考えられる析出物１０が現れる。その
ために、ＩｎＧａＰ中へのＺｎのドーピング量が変動し
て制御性が著しく損なわれるという欠点を有していた。
また、Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐのような４元混晶に同様゛な
装置によりＤＥＺによるドーピングを行う場合、今度は
導入管９からはＰＨ３、ＡｓＨ３、ＤＥＺ。
装置によりＤＥＺによるドーピングを行う場合、今度は
導入管９からはＰＨ３、ＡｓＨ３、ＤＥＺ。
Ｈ２を供給することになり、析出物としてはＺｎ３ Ｐ
２ 、Ｚｎ３ Ａｓ２が生じ、そのためにドーピング量
が変動するばかりか、成長領域に供給されるＡｓ、Ｐの
量が変化して、意図するＩｎＧａＡｓＰの混晶組成が得
られないという欠点も有していた。
２ 、Ｚｎ３ Ａｓ２が生じ、そのためにドーピング量
が変動するばかりか、成長領域に供給されるＡｓ、Ｐの
量が変化して、意図するＩｎＧａＡｓＰの混晶組成が得
られないという欠点も有していた。
本発明の目的は、ＤＥＺなど■族元素の有機化合物をド
ーパントとして用いるｐ型■−■族化合物半導体の気相
成長において、従来のかかる欠点を除去し、ドーピング
量の制御性が良く、良質な結晶を得るための気相成長装
置を提供しようとするものである。
ーパントとして用いるｐ型■−■族化合物半導体の気相
成長において、従来のかかる欠点を除去し、ドーピング
量の制御性が良く、良質な結晶を得るための気相成長装
置を提供しようとするものである。
本発明は、■族元素の有機化合物をドーパントとして用
いるｍ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置において、有
機化合物を供給する導入管と、■族元素を含む化合物を
供給する導入管とを別個に備えることを特徴としている
。
いるｍ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置において、有
機化合物を供給する導入管と、■族元素を含む化合物を
供給する導入管とを別個に備えることを特徴としている
。
従来のｍ−ｖ族化合物半導体の気相成長装置ではＤＥＺ
のような■族元素の有機化合物とＰＨ３゜Ａ ｓ Ｈ３
のような■族元素の水素化物とは同一のパイプで供給し
ており、その結果、反応管７にこれらのガスが導入され
る前にＺｎ３Ｐ２や、Ｚｎ３ Ａｇ３となって析出して
しまい、ドーピング量の制御性、液晶組成の制御性を悪
化させる原因となっていることが本願発明者らの実験で
明らかとなり、これらのガスを別々の導入管から導入す
ることによって、かかる問題を完全に除去しうろことが
判明した。次に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
する。
のような■族元素の有機化合物とＰＨ３゜Ａ ｓ Ｈ３
のような■族元素の水素化物とは同一のパイプで供給し
ており、その結果、反応管７にこれらのガスが導入され
る前にＺｎ３Ｐ２や、Ｚｎ３ Ａｇ３となって析出して
しまい、ドーピング量の制御性、液晶組成の制御性を悪
化させる原因となっていることが本願発明者らの実験で
明らかとなり、これらのガスを別々の導入管から導入す
ることによって、かかる問題を完全に除去しうろことが
判明した。次に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
する。
実施例１
本実施例ではＧａＡｓ基板結晶に格子整合するｌ ｎｌ
、ＧａＸＰ （ｘ＝ ０．５１ ）のＤＥＺをドーパン
トとして用いるｐ型結晶のハイドライド気相成長装置に
本発明を通用した場合について述べる。
、ＧａＸＰ （ｘ＝ ０．５１ ）のＤＥＺをドーパン
トとして用いるｐ型結晶のハイドライド気相成長装置に
本発明を通用した場合について述べる。
第１図に気相成長装置の概略を示す。この気相成長装置
は、第３図の気相成長装置において導入管９の代りに導
入管１と２を設けたものであり、その他の構成は同一で
あるので、同一の部材には同一の番号を付して示してい
る。
は、第３図の気相成長装置において導入管９の代りに導
入管１と２を設けたものであり、その他の構成は同一で
あるので、同一の部材には同一の番号を付して示してい
る。
この気相成長装置を用いて、ＰＨ，を導入管２からＤＥ
Ｚを導入管１から導入した。その他、導入管３から、Ｉ
ｎ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キャリアガス、導入管
４から、Ｇａ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キャリアガ
スを導入して、ＧａＡｓ基板結晶５上にｐ型ＩｎＧａＰ
をエピタキシャル成長させた。反応管７の温度は抵抗過
熱炉８によりＩｎ、Ｇａソース金属部は８５０℃、 Ｇ
ａＡｓ基板結晶部は７５０℃程度に保った。ガス流量条
件は次の通りである。
Ｚを導入管１から導入した。その他、導入管３から、Ｉ
ｎ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キャリアガス、導入管
４から、Ｇａ輸送用のＨＣｌガスおよびＨ２キャリアガ
スを導入して、ＧａＡｓ基板結晶５上にｐ型ＩｎＧａＰ
をエピタキシャル成長させた。反応管７の温度は抵抗過
熱炉８によりＩｎ、Ｇａソース金属部は８５０℃、 Ｇ
ａＡｓ基板結晶部は７５０℃程度に保った。ガス流量条
件は次の通りである。
第２図は２μｍの厚さに成長したｒ ｎＧａ Ｐ層を、
Ｂｒ−ＣＨ３０Ｈ１％溶液で表面から少しずつエツチン
グして室温でホール測定を行い、成長層の厚さ方向にキ
ャリア濃度のプロファイルを求めた結果である。１１は
本実施例の結果を、１２は比較のために従来の気相成長
装置を用いた場合の結果を示す。従来の気相成長装置で
成長した■ｎＧａ Ｐのキャリア濃度は、界面付近では
かなり高抵抗となり、次第にキャリア濃度が増加し、界
面から１．３μｍの厚さの所で９ Ｘ １０１７ｃ＋ａ
−３となり、その後はほぼ一定の値となる。このよな界
面における異常は従来装置では成長の初期にＺｎ３ Ｐ
２が析出するため生ずると考えられる。これに比較して
本発明による装置を用いた場合、キャリア濃度が３Ｘ１
０Ｉ８ｃｎ＋−３と成長初期から安定したドーピングが
達成でき、かつドーピング量を同一ドーパント流量で３
倍強となり効率の良いドーピングが実現できた。
Ｂｒ−ＣＨ３０Ｈ１％溶液で表面から少しずつエツチン
グして室温でホール測定を行い、成長層の厚さ方向にキ
ャリア濃度のプロファイルを求めた結果である。１１は
本実施例の結果を、１２は比較のために従来の気相成長
装置を用いた場合の結果を示す。従来の気相成長装置で
成長した■ｎＧａ Ｐのキャリア濃度は、界面付近では
かなり高抵抗となり、次第にキャリア濃度が増加し、界
面から１．３μｍの厚さの所で９ Ｘ １０１７ｃ＋ａ
−３となり、その後はほぼ一定の値となる。このよな界
面における異常は従来装置では成長の初期にＺｎ３ Ｐ
２が析出するため生ずると考えられる。これに比較して
本発明による装置を用いた場合、キャリア濃度が３Ｘ１
０Ｉ８ｃｎ＋−３と成長初期から安定したドーピングが
達成でき、かつドーピング量を同一ドーパント流量で３
倍強となり効率の良いドーピングが実現できた。
実施例２
本実施例ではＧａＡｓ基板結晶に格子整合するＩ ｎ、
ｘＧａｘ Ａｓｙ ｐｌ−ｊ／ （Ｘ＝０． ８１
． ）’＝０゜５９）のＤＥＺをドーパントとして用
いるｐ型結晶のハイドライド気相成長装置に本発明を適
用した場合について述べる。第１図の気相成長装置を用
いて、ＡＳＨ３，ＰＨ３を導入管２からＤＥＺは導入管
１から導入した。その他、導入管３から、Ｉｎ輸送用の
ＨＣＮガスおよびＨ２キャリアガス、導入管４から、Ｇ
ａ輸送用のＨｃ／２ガスおよびＨ２キャリアガスを導入
して、ＧａＡｓ基板結晶５上にｐ型１ｎＧａＡｓＰをエ
ピタキシャル成長させた。反応管７の温度は抵抗過熱炉
８によりＩｎ。
ｘＧａｘ Ａｓｙ ｐｌ−ｊ／ （Ｘ＝０． ８１
． ）’＝０゜５９）のＤＥＺをドーパントとして用
いるｐ型結晶のハイドライド気相成長装置に本発明を適
用した場合について述べる。第１図の気相成長装置を用
いて、ＡＳＨ３，ＰＨ３を導入管２からＤＥＺは導入管
１から導入した。その他、導入管３から、Ｉｎ輸送用の
ＨＣＮガスおよびＨ２キャリアガス、導入管４から、Ｇ
ａ輸送用のＨｃ／２ガスおよびＨ２キャリアガスを導入
して、ＧａＡｓ基板結晶５上にｐ型１ｎＧａＡｓＰをエ
ピタキシャル成長させた。反応管７の温度は抵抗過熱炉
８によりＩｎ。
Ｇａソース金属部は８５０℃、ＧａＡｓ基板結晶部は７
５０℃程度に保った。ガス流量条件は次の通りである。
５０℃程度に保った。ガス流量条件は次の通りである。
この条件で本発明による成長装置を用いて成長した場合
には鏡面性に優れたエピタキシャル層が得られ、室温で
ホール移動度測定を行った結果、Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ
−３のキャリア濃度が得られた。これに比較して、従来
の装置を用いた場合、表面はザラザラに白濁しており、
上記の条件では鏡面成長を得ることはできなかった。こ
れは、ＤＥＺをＡＳＨ３やＰＨ３と一緒に導入したため
、導入管内にＺｎ３Ｐ２やＺｎ３Ａｓ２が析出し、基板
領域に達するＡｓ、Ｐの量が変化して、ガス組成がＧａ
ＡＳに格子整合する成長条件からずれたためと考えられ
る。
には鏡面性に優れたエピタキシャル層が得られ、室温で
ホール移動度測定を行った結果、Ｉ Ｘ １０１８ｃｍ
−３のキャリア濃度が得られた。これに比較して、従来
の装置を用いた場合、表面はザラザラに白濁しており、
上記の条件では鏡面成長を得ることはできなかった。こ
れは、ＤＥＺをＡＳＨ３やＰＨ３と一緒に導入したため
、導入管内にＺｎ３Ｐ２やＺｎ３Ａｓ２が析出し、基板
領域に達するＡｓ、Ｐの量が変化して、ガス組成がＧａ
ＡＳに格子整合する成長条件からずれたためと考えられ
る。
なお、以上の実施例では■族元素の有機化合物としてＤ
ＥＺの場合を中心に述べたが、その他の■族元素の有機
化合物を用いる場合にも本発明を適用し得ることは明ら
かである。
ＥＺの場合を中心に述べたが、その他の■族元素の有機
化合物を用いる場合にも本発明を適用し得ることは明ら
かである。
以上述べたように、本発明による気相成長装置を用いる
と、ｍ−ｖ族化合物半導体の■族元素の有機化合物をド
ーパントとするｐ型結晶の気相成長において、ドーピン
グ効率が高く、ドーピング量が安定しており、かつ、混
晶の場合その組成の安定した良質のエピタキシャル成長
層を得ることができる。
と、ｍ−ｖ族化合物半導体の■族元素の有機化合物をド
ーパントとするｐ型結晶の気相成長において、ドーピン
グ効率が高く、ドーピング量が安定しており、かつ、混
晶の場合その組成の安定した良質のエピタキシャル成長
層を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を説明するためのｐ型Ｉ ｎ
Ｇａ ＰおよびＩｎＧａＡｓｐハイドライド気相成長装
置の概略を示す図、 第２図は本発明の効果を具体的に示すために成長層の厚
さ方向のキャリア濃度のプロファイルを示す図、 第３図は従来のｐ型１ｎＧａＰおよびＩ ｎＣ；ａＡＳ
Ｐの気相成長装置の概略を示す図である。 １・・・・・ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）等のドーパントの
導入管 ２・・・・・ＰＨ３およびＡｓＨ３の導入管３．４・・
・ＨＣｌガスの導入管 ５・・・・・基板結晶 ６・・・；・基板ホルダー ７・・・・・石英反応管 ８・・・・・抵抗過熱炉
Ｇａ ＰおよびＩｎＧａＡｓｐハイドライド気相成長装
置の概略を示す図、 第２図は本発明の効果を具体的に示すために成長層の厚
さ方向のキャリア濃度のプロファイルを示す図、 第３図は従来のｐ型１ｎＧａＰおよびＩ ｎＣ；ａＡＳ
Ｐの気相成長装置の概略を示す図である。 １・・・・・ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）等のドーパントの
導入管 ２・・・・・ＰＨ３およびＡｓＨ３の導入管３．４・・
・ＨＣｌガスの導入管 ５・・・・・基板結晶 ６・・・；・基板ホルダー ７・・・・・石英反応管 ８・・・・・抵抗過熱炉
Claims (1)
- （１）II族元素の有機化合物をドーパントとして用いる
III−Ｖ族化合物半導体の気相成長装置において、有機
化合物を供給する導入管と、Ｖ族元素を含む化合物を供
給する導入管とを別個に備えることを特徴とするIII−
Ｖ族化合物半導体の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4366785A JPS61205696A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | ３−５族化合物半導体の気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4366785A JPS61205696A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | ３−５族化合物半導体の気相成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61205696A true JPS61205696A (ja) | 1986-09-11 |
Family
ID=12670198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4366785A Pending JPS61205696A (ja) | 1985-03-07 | 1985-03-07 | ３−５族化合物半導体の気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61205696A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077092A (en) * | 1989-06-30 | 1991-12-31 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for deposition of zinc sulfide films |
| CN112154535A (zh) * | 2018-05-24 | 2020-12-29 | 三菱电机株式会社 | Iii-v族化合物半导体装置的制造方法 |
-
1985
- 1985-03-07 JP JP4366785A patent/JPS61205696A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077092A (en) * | 1989-06-30 | 1991-12-31 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for deposition of zinc sulfide films |
| CN112154535A (zh) * | 2018-05-24 | 2020-12-29 | 三菱电机株式会社 | Iii-v族化合物半导体装置的制造方法 |
| CN112154535B (zh) * | 2018-05-24 | 2024-04-30 | 三菱电机株式会社 | Iii-v族化合物半导体装置的制造方法 |
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